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专题05 挖掘“隐零点”,破解导数压轴题-2019年高考数学压轴题之函数零点问题(解析版)


我们一般可对零点“设而不求”,通过一种整体的代换和过渡,再结合其他条件,从而最终解决问题.我们
称这类问题为“隐零点”问题.处理此类问题的策略可考虑“函数零点存在定理”、“构造函数”、利用“函
数方程思想”转化等,从操作步骤看,可遵循如下处理方法:
第一步:用零点存在性定理判定导函数零点的存在性,列出零点方程 f′(x0)=0,并结合 f(x)的单调性得 到零点的范围;这里应注意,确定隐性零点范围的方式是多种多样的,可以由零点的存在性定理确定,也
h(x)=ax﹣a﹣lnx≥0,求导可知
h′(x)=a﹣
1 x
.则当
a≤0

h′(x)<0,即
y=h(x)在(0,+∞)
上单调递减,所以当 x0>1 时,h(x0)<h(1)=0,矛盾,故 a>0. 因为
1
1
1
当 0<x< a 时 h′(x)<0,当 x> a 时 h′(x)>0,所以 h(x)min=h( a ),又因为 h(1)=a﹣a﹣ln1=0,
可以由函数的图象特征得到,甚至可以由题设直接得到,等等;至于隐性零点的范围精确到多少,由所求
解问题决定,因此必要时尽可能缩小其范围;
第二步:以零点为分界点,说明导函数 f′(x)的正负,进而得到 f(x)的最值表达式;这里应注意,进行代
【典型例题】
类型一 挖掘“隐零点”,求参数的最值或取值范围
例 1.【浙江省杭州第十四中学 2019 届高三 12 月月考】设函数
,曲线 y=f(x)
在 x=1 处的切线与直线 y=3x 平行.
(1)判断函数 f(x)在区间 和
上的单调性,并说明理由;
(2)当
时,
恒成立,求 的取值范围.
【答案】(1)区间
所以
f(x)必存在唯一极大值点
x0,且
2x0﹣2﹣lnx0=0,所以
f(x0)=
x
2 0

x
0
﹣x0
ln
x0
=
x
2 0

x
0

x 0(2x 0
2)=﹣
x
2 0
+
x
0
,由
x0<
1 2
可知
f(x0)<(x
2 0
x 0 )max
1 22
1 2
1 4
;由
1 f′( e
)<0
3
11
1
1
可知 x0< e
<,
所以当 x x0 时, f (x) 取得最小值,最小值为 f (x0 ) e2x0 a ln x0 ,
由 2x0e2x0
a
0 ,即 e2x0
a 2 x0
,两边去对数得 ln x0
ln
a 2
2x0
由于,所以
f
(x0 )
a 2 x0
2ax0
a ln
2 a
2
a 2x0
2ax0
a ln
2 a
2a
a ln
1 所以 a =1,解得 a=1;
(另解:因为 f(1)=0,所以 f(x)≥0 等价于 f(x)在 x>0 时的最小值为 f(1), 所以等价于 f(x)在 x=1 处是极小值,所以解得 a=1;) (2)证明:由(1)可知 f(x)=x2﹣x﹣xlnx,f′(x)=2x﹣2﹣lnx,
1 令 f′(x)=0,可得 2x﹣2﹣lnx=0,记 t(x)=2x﹣2﹣lnx,则 t′(x)=2﹣ x ,
单调递增;(2)
【解析】
(1)
.∵f'(1)=1+b=3,∴b=2,则 f'(x)=ln x+4x-1.
因为 在
单调递增, 所以当

即函数 f(x)在区间 单调递减;当

即函数 f(x)在区间
单调递增;
(2)为
,而
在(0,1)上递增
存在
使得
1


所以
,当

单调递增
单调递减;
又因为


所以

类型二 挖掘“隐零点”,证明不等式
1
1
1
令 t′(x)=0,解得:x= ,所以 t(x)在区间(0, )上单调递减,在( ,+∞)上单调递增,所以
2
2
2
1 t(x)min=t( 2 )=ln2﹣1<0,从而 t(x)=0 有解,即 f′(x)=0 存在两根 x0,x2,且不妨设 f′(x)在
(0,x0)上为正、在(x0,x2)上为负、在(x2,+∞)上为正,
2 a
2
所以 f (x) 2a a ln 2 a
类型三 挖掘“隐零点”,估算极值 例 3.【2017 年全国课标 1】已知函数 f(x)=ax2﹣ax﹣xlnx,且 f(x)≥0. (1)求 a; (2)证明:f(x)存在唯一的极大值点 x0,且 e﹣2<f(x0)<2﹣2. 【答案】(1)1;(2)见解析. 【解析】(1)因为 f(x)=ax2﹣ax﹣xlnx=x(ax﹣a﹣lnx)(x>0),则 f(x)≥0 等价于
当 x 0,1 ,(x) 0 ,即(x) 在区间 0,1 为增函数,
(x) a, 2e2 a 又因为 a 0, 2e2 ,所以(0) a 0,(1) 2e2 a 0
由零点存在定理可知 f '(x) 在 0,1 的唯一零点为 x0 当 x (0, x0 ) 时, f '(x) 0 ,当 x x0,1 , f '(x) 0 故 f (x) 在 (0, x0 ) 单调递减,在 x0 ,1 单调递增,
例 2. 设函数 f (x) e2x a ln x ,设 a 0, 2e2 求证:当 x 0,1 时, f (x) 2a a ln 2 a
【答案】见解析
【解析】 f (x) 的定义域为 0,1 , f '(x) 2e2x a 2xe2x a
x
x
设(x) 2xe2x a ,(x) 2xe2x 4x 2 e2x ,
2
所以 f(x)在(0,x0)上单调递增,在(x0, e
)上单调递减,所以 f(x0)>f( e

1
=;
e2
综上所述,f(x)存在唯一的极大值点 x0,且 e﹣2<f(x0)<2﹣2.
【规律与方法】
“隐零点”问题:求解导数压轴题时,如果题干中未提及零点或零点不明确,依据有关理论(如函数
零点的存在性定理)或函数的图象,能够判断出零点确实存在,但是无法直接求出,不妨称之为隐性零点.
专题五 挖掘“隐零点”,破解导数压轴题
函数方程思想是一种重要的数学思想方法,函数问题可以利用方程求解,方程解的情况可借助于函数 的图象和性质求解.高考命题常常以基本初等函数为载体,主要考查以下三个方面:(1)零点所在区间—— 零点存在性定理;(2)二次方程根的分布问题;(3)判断零点的个数问题;(4)根据零点的情况确定参数 的值或范围;(5)根据零点的情况讨论函数的性质或证明不等式等.本专题围绕利用函数的“隐零点”,破 解导数压轴问题,例题说法,高效训练.
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